Основы поглощения паров ТХВ.

Поглощение паров ТХВ происходит в слое поглотителя (шихты) на обычно микропористых адсорбентах (активированных углях-катализаторах) на принципах физической адсорбции, хемосорбции и катализа. Обладая развитыми микропористой структурой и структурой транспортных пор, активный уголь (АУ) хорошо поглощает пары ТХВ. Универсальность адсорбции заключается в том, что адсорбционные свойства АУ не зависят от химической природы паров поглощаемых веществ, а определяются лишь их физико-химическими свойствами. Чем тяжелее молекула (больше ее молекулярный вес), выше температура кипения этого вещества и, следовательно, меньше летучесть при данной температуре, тем легче сконденсировать пары таких веществ в микропорах адсорбента, тем лучше адсорбируются пары этих органических веществ (ТХВ) шихтой ФПС. Таких веществ подавляющее большинство. Пары органических веществ с малой молекулярной массой (синильная кислота, мышьяковистый и фосфористый водороды, аммиак, гидразин, метан, этан, оксид углерода (II) и др.) с трудом поглощаются микропористыми АУ. Для их поглощения используют принципы хемосорбции и катализа (или др. принципы защиты ОД — изолирующими противогазами или самоспасателями (в шахтах и др. местах выделения «болотного» газа).

Хемосорбция - поглощение химическими веществами. Это специфичный принцип, основанный на химических свойствах взаимодействия хемосорбента с парами поглощаемого вещества. Так, синильная кислота поглощается хемосорбционными добавками (оксидами меди). Для улучшения поглощения паров отдельных веществ используют катализ - ускорение реакций применением катализаторов. Так, катализатором гидролиза фосгена в ФПС всех СЗОД является сам АУ, добавки хрома катализируют гидролиз хлорциана. Окисление оксида углерода (II) в диоксид (как основной способ защиты от угарного газа) происходит на катализаторе - смеси оксидов марганца и меди (гопкалите). Без дополнительного (гопкалитового) патрона невозможно не только защитить ОД от СО, но и снарядить сжатым воздухом баллоны аппаратов аквалангистов, спасателей-шахтеров, пожарных и др.

Помимо АУ, для отдельных целей в качестве адсорбента в ФПС используют силикагель как осушитель воздуха (в КДП и ДП-1 для предотвращения отравления гопкалита водой воздуха). При этом силикагель, пропитанный химическими добавками, являясь полярным адсорбентом, придает ФПС дополнительные защитные свойства по парам АХОВ (как в комплекте дополнительного патрона КДП). АУ, на поверхность переходных и макропор (транспортных) которого нанесены хемосорбционные и каталитические добавки, называется - углем-катализатором. УК, АУ (редко - силикагель и чисто хемосорбенты и катализаторы) - основа снаряжения ФПС средств индивидуальной и коллективной защиты.

Поглощение основных компонентов воздуха (азота, кислорода), а также токсичных газов (СО, NO и др.) в слое АУ (УК) ФПС за счет адсорбции практически не происходит по причине их малого молекулярного веса (малы дисперсионные силы взаимодействия этих молекул с поверхностными адсорбционными полями адсорбента). Воздух, очищаясь в ФПС от паров хорошосорбирующихся вредных примесей их адсорбцией и плохосорбирующихся - хемосорбцией и катализом, поступает в ОД.

Защитные свойства шихты по поглощению паров ТХВ характеризуются динамической активностью (Адин) или сорбционной емкостью - количеством паров ТХВ [г], поглощенных шихтой за время защитного действия q(время до появления за шихтой пороговой дозы паров ТХВ).

Основы поглощения паров ТХВ. - student2.ru ,

где С0- концентрация [мг/л] паров ТХВ на входе в ФПС; V- объем легочной вентиляции [л/мин] или объем подаваемого в ФПС вентилятором (для СЗК) зараженного воздуха.

Тогда Адино [мг/л] × V[л/мин] × q [мин]/1000=мг/1000=[мг] или

Адино [г/м] × V[м/мин] × q [мин]=[г]

Значение Адин определяется объемом шихты, маркой и типом адсорбента, сорбируемостью ТХВ и условиями поглощения. Чем меньше удельная объемная скорость паровоздушного потока через единицу площади шихты [л/мин × см2], меньше влажность воздуха (j), ниже его температура (Т, °С), тем лучше идет процесс поглощения паров, тем больше Адин. Для малогабаритных коробочных противогазовых ФПС Адин=(1¸20) г от плохо - до хорошосорбирующихся ТХВ. Для ФПС коробочных большого габарита Адин достигает 100 г. Выражение для Адин позволяет рассчитать одну из неизвестных величин. Так, например, для малогабаритных коробочных противогазов Адин для паров хорошосорбирующихся ОВ (ФОВ, иприт) и учебного хлорпикрина составляет приблизительно 10 грамм. Отсюда q = Адин × 1000 / Со × V, если Со = 8мг/л и V = 30 л/мин (рекомендуемые концентрация и нагрузка при технической проверке правильности подбора лицевой части и исправности противогаза в палатке с хлорпикрином), то q = 10000/8 × 30»42мин. Если в таких жестких по концентрации ТХВ условиях рекомендуется проводить проверку 3 мин, то противогаз выдержит 14 проверок (проверяют не более 3-4 раз, «сберегая» Адин для случаев, защиты от реальных TXB).



Наши рекомендации